Misure e strumentazione clinica

Corso di
Misure meccaniche e termiche
Programma 2012/13
Importanza e attualità della metrologia. Metrologia in Italia. Servizio di Taratura in Italia
(SIT). SINAL. Metrologia internazionale. Disseminazione.
Elementi di nomografia Generalità. Scala aritmetica Modulo di una scala aritmetica.
Scala funzionale. Modulo di una scala funzionale. Scala logaritmica. Scala parabolica.
Scala omografica.
Elementi di calcolo della probabilità. Concetto di probabilità. Eventi deterministici.
Eventi stocastici. Teoria assiomatica della probabilità. Assegnazione della probabilità.
Funzione di distribuzione di probabilità. Funzione di distribuzione di probabilità per
variabile discreta. Funzione di distribuzione cumulativa per variabile discreta Funzione di
distribuzione di probabilità per variabile continua. Funzione di distribuzione cumulativa di
probabilità per variabile continua. Valor medio o valore atteso Funzioni di variabili
aleatorie. Varianza e scarto tipo. Variabile casuale standardizzata. Altri parametri statistici.
Momenti. Indici di tendenza centrale e di dispersione Funzioni di distribuzione.
Disuguaglianza di Bienaymé-Cebysev. Funzione normale. Curva di Gauss. Distribuzione
di Gauss di parametri μ e Distribuzione di Student.
Teoria della stima Campionamento. Popolazione. Campione. Inferenza statistica.
Riassunti campionari. Stimatori puntuali. Funzione di distribuzione di un riassunto. Somma
campionaria. Teorema centrale (del limite). Media campionaria. Distribuzione della media
campionaria. Varianza campionaria. Valutazione della probabilità. Intervalli fiduciari per il
valor medio. Grandi campioni. Piccoli campioni. Criterio di Chauvenet.
Misura e incertezza. Concetto di misura. Concetto di incertezza. Modello della
misurazione. Media campionaria del misurando. Varianza e scarto tipo della media
campionaria. Incertezza di categoria A. Incertezza di categoria B. Gradi di libertà.
Valutazione dell’incertezza mediante il metodo Monte Carlo. Simulazione Monte Carlo.
Sistemi di unità di misura. Proprietà dei sistemi di unità di misura. Sistema
Internazionale. Campioni. Campione primario. Campione secondario. Campione di prima e
di seconda linea. Serie di campioni. Campione di trasferimento.
Caratteristica statica. Nomenclatura della misurazione. Modello della caratteristica.
Caratteristica statica. Parametri statici dei sistemi di misura. Campo di misura statico.
Campo di misura dinamico. Sensibilità. Linearità. Deriva. Zero vivo. Isteresi. Soglia.
Risoluzione. Ripetibilità. Stabilità. Accuratezza. Riferibilità. Incertezza. Incertezza
strumentale. Incertezza intrinseca del misurando. Fascia di valore.
Regressione Concetto di regressione. Modello della regressione lineare di y in x.
Parametri e intervalli fiduciari. Deviazione standard condizionata. Varianza del coefficiente
angolare b e dell’intersezione a. Varianza della ys. Intervalli fiduciari per α, β e μy/x.
Intervallo fiduciario per la singola lettura. Intervallo fiduciario per il valore medio del
misurando. Metodo dei minimi quadrati. Retta dei minimi quadrati. Metodi della
regressione.
Corrente e tensione elettrica. Campioni elettrochimici. Pila satura. Pila insatura. Sorgenti
allo stato solido di tensione continua. Galvanometro magnetoelettrico. Amperometro.
Pinza amperometrica. Voltmetro analogico. Voltmetro amplificato. Voltmetro
potenziometrico. Voltmetro registratore (y-t). Registratore oscillografico. Registratore
magnetico. Voltmetro digitale. Sistema di registrazione dati (data logger). Sistema
d’acquisizione dati (S.A.D.).
Resistenza elettrica Generalità. Metodo di zero. Metodo a deflessione. Ponte sensibile
alla differenza di potenziale (Rv = ∞,Iv = 0). Ponte con più lati attivi. Ponte con corrente
d’alimentazione costante. Ponte a deflessione con uscita in corrente (Rg = ∞; ig = 0)
Resistenza delle connessioni. F.e.m. di origine termoelettrica.. Semiponte (mezzo ponte).
Misura mediante multimetri. Configurazione a due terminali Configurazione a quattro
terminali. Autoriscaldamento. Ponte in alternata.
Lunghezza e spostamento Trasduttori di posizione elettrici. Trasduttore assoluto.
Trasduttore incrementale. Trasduttore potenziometrico. Sistemi meccanici. Calibro con
nonio. Vite micrometrica. Micrometro. Comparatore meccanico Comparatore ottico
Catetometro. Sistemi elettrici. Trasformatore differenziale a tensione lineare (LVDT)
Sensore a correnti indotte (deflettometro).
Encoders
Deformazione. Concetto di deformazione. Elastoresistenza (Estensimetro elettrico).
Modello. Fattore di taratura (gauge factor). Campo di misura statico. Sensibilità. Incertezza
di misura. Effetto della temperatura. Metodi di compensazione termica. Caratteristiche
fisiche. Isolamento verso massa. Codifica. Estensimetro a semiconduttore. Configurazioni
di misura. Sollecitazione assiale. Sollecitazione di flessione. Sollecitazione di torsione.
Rosette estensimetriche.
Pressione Introduzione. Bilancia manometrica. Vacuometro di Mc Leod. Manometri
differenziali a dislivello di liquido. Manometro a pozzetto. Manometri in serie. Manometro a
toro pendolare. Micromanometro di Prandtl. Barometro Fortin. Manometri a elementi
elastici. Tubo di Bourdon. Membrana, soffietto, capsula e diaframma. Trasduttori su chip di
silicio. Cella delta. Cella di pressione.
Portata. Introduzione. Impianti di taratura. Impianto a carico costante. Campana
gasometrica. Taratura. Flussometri a strozzamento. Modello matematico. Deflusso
attraverso il diaframma. Deflusso attraverso boccagli e boccagli-venturi Coefficiente di
efflusso. Correzioni per il coefficiente d’efflusso. Sistemi puntuali. Tubo a impatto. Tubo di
pitot. Errori sulla misura della pressione statica. Errori sulla misura della pressione totale.
Pitot direzionali. Flussometri laminari. Flussometri poiseuilliani. Flussometri darcyniani.
Contatori volumetrici. Contatori a lobi e ruote ovoidali. Contatore a palette. Contatore a
liquido di chiusura. Flussometro a membrane (a pareti deformabili). Flussometro a pistone.
Metodologia di calibrazione. Flussometro a paletta. Flussometro a tubo curvo. Flussometri
a galleggiante. Flussometro a galleggiante a deflessione. Flussometro a galleggiante ad
azzeramento. Flussometro drag-force. Flussometro a turbina. Flussometri sonici.
Flussometro a tempo di transito. Posizionamento delle sonde. Anemometro a filo (film)
caldo. Anemometro a temperatura costante. Anemometro a intensità di corrente costante.
Impiego degli anemometri a filo (film) caldo. Sonde anemometriche. Flussometro
magnetico. Flussometri di massa. Flussometro ad accelerazione di Coriolis. Flussometro a
ponte di Wheatstone fluidico. Flussometro a variazione del momento della quantità di
moto.
Temperatura. Concetto di temperatura. Principio zero della termodinamica. Scala
Internazionale di Temperatura (SIT 90). Taratura dei sensori termici. Punto triplo
dell’acqua. Punto di solidificazione dell’acqua. Punto di solidificazione dei metalli. Taratura
dei termometri campione secondari.
Termometri a espansione . Metodi a espansione termica Termometro bimetallico.
Termometro a liquido . Modello. Taratura. Termometro a intervallo regolabile (Beckman).
Termoresistenze e termistori. Principio delle termoresistenze. Modello. Materiali. Platino.
Sensori a filo. Sensori a film. Normativa. Principio dei termistori. Termistori NTC.
Termistori PTC. Materiali e sonde.
Coppie termoelettriche. Effetto Volta. Effetto Seebeck. Effetto Peltier. Effetto Thomson.
Leggi dei circuiti termoelettrici. Legge dei materiali omogenei. Legge della temperatura.
Legge dei materiali intermedi. Legge delle temperature successive. Potere termoelettrico.
Materiali. Caratteristica reale Coppie commerciali. Cavi di estensione e compensazione.
Circuiti elementari. Circuiti a più coppie. Altre applicazioni.
Termometri a radiazione. Introduzione. Nomenclatura. Leggi e principi. Emissività.
Cammino ottico. Errore di campo Rivelatori. Pirometro a radiazione totale. Pozzetto
pirometrico. Pirometro a confronto di radianza. Pirometro a radiazione bicromatica .
Pirometro IR.
Errori nella misura della temperatura. Effetto di velocità. Temperatura nei liquidi perfetti.
Temperatura nei fluidi reali. Errori per fluidi e sonde reali. Errore per conduzione. Errore
per irraggiamento. Progettazione di sonde termometriche